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公開番号2024053918
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-16
出願番号2022160435
出願日2022-10-04
発明の名称充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01R 31/385 20190101AFI20240409BHJP(測定;試験)
要約【課題】電力使用効率の向上と、小型化と、コスト低下と、を実現可能な充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法を提供する。
【解決手段】交流電源(AC電源9)に接続された双方向AC/DCコンバータ12と、一端が第1直流バス14に接続されて他端が第2直流バス24に接続された絶縁型双方向DC/DCコンバータ22と、一端が第2直流バス24に接続されて他端が互いに異なる充放電体(電池6)に接続された複数の非絶縁型双方向DC/DCコンバータ26と、複充放電制御部(ET制御部28)と、を備え、充放電制御部が、少なくとも1つの充放電体から非絶縁型双方向DC/DCコンバータ26を介して出力された電力を、第2直流バス24及び少なくとも1つの非絶縁型双方向DC/DCコンバータ26を介して、少なくとも1つの充放電体に充電させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数の充放電体の充放電試験を行う充放電試験システムにおいて、
一端が交流バスを介して交流電源に接続されて他端が第１直流バスに接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、
一端が前記第１直流バスを介して前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が第２直流バスに接続された絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
一端が前記第２直流バスを介して前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が互いに異なる前記充放電体に接続された複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続された複数の前記充放電体の充放電を制御する充放電制御部と、
を備え、
前記充放電制御部が、放電を行う少なくとも１つの前記充放電体から前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して出力された電力を、前記第２直流バス及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、充電可能な少なくとも１つの前記充放電体に充電させる充放電試験システム。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が余剰になる場合には、前記放電電力の余剰分に相当する余剰電力を、少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第２直流バス、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、及び前記交流バスを介して、前記交流電源に回生する請求項１に記載の充放電試験システム。
【請求項３】
前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が不足する場合には、前記放電電力の不足分を補う補充電力を、前記交流電源から前記交流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの前記充放電体に充電させる請求項１に記載の充放電試験システム。
【請求項４】
前記第２直流バスに接続され、前記充放電制御部による充放電の制御が可能な電力プールを備え、
前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が余剰になる場合には、前記放電電力の余剰分に相当する余剰電力を、少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第２直流バスを介して前記電力プールに充電させる請求項１に記載の充放電試験システム。
【請求項５】
前記充放電制御部が、前記電力プールの充電可能容量に対する前記余剰電力の超過が発生する場合には、前記余剰電力の超過分に相当する電力を、前記第２直流バスから前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、及び前記交流バスを介して、前記交流電源に回生する請求項４に記載の充放電試験システム。
【請求項６】
前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、前記電力プール、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、前記第１直流バスを介して、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、
前記充放電制御部が、少なくとも１つの前記電源装置で前記電力プールの充電可能容量に対する前記余剰電力の超過が発生する場合には、少なくとも１つの前記電源装置で発生した前記余剰電力の超過分に相当する電力を、前記第１直流バスを介して、電力を入力可能な他の少なくとも１つの前記電源装置へ出力する請求項４に記載の充放電試験システム。
【請求項７】
前記第２直流バスに接続され、前記充放電制御部による充放電の制御が可能な電力プールを備え、
前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が不足する場合には、前記放電電力の不足分を補う補充電力を、前記電力プールから前記第２直流バス、及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの前記充放電体に充電させる請求項１に記載の充放電試験システム。
【請求項８】
前記充放電制御部が、前記放電電力の不足分に対して前記電力プールの放電可能容量が不足する場合には、前記放電可能容量の不足分を補う電力を、前記交流電源から前記交流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの前記充放電体に充電させる請求項７に記載の充放電試験システム。
【請求項９】
前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、前記電力プール、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、前記第１直流バスを介して、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、
前記充放電制御部が、少なくとも１つの前記電源装置で前記放電電力の不足分に対して前記電力プールの放電可能容量が不足する場合には、電力を出力可能な少なくとも１つの前記電源装置から、前記第１直流バスを介して、前記放電可能容量の不足が発生する少なくとも１つの前記電源装置へ電力を出力する請求項７に記載の充放電試験システム。
【請求項１０】
前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、前記第１直流バスを介して、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、
前記充放電制御部が、少なくとも１つの前記電源装置において前記充放電体の充電に必要な電力が不足し、少なくとも１つの前記電源装置が他の前記電源装置に対する電力供給を可能である場合には、電力供給が可能な少なくとも１つの前記電源装置から、前記第１直流バスを介して、前記充放電体の充電に必要な電力が不足する少なくとも１つの前記電源装置に対して電力供給を実行させる請求項１に記載の充放電試験システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電体の充放電試験を行う充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリット車、プラグインハイブリッド車、及び電気自動車が普及してきている。これらの車の普及には、安価な駆動用電池開発が鍵となっている。これらの電池は、携帯電池などのコンシューマ用とは異なり、一般に数ｋＷから数十ｋＷと大容量である。このため、電池の開発時及び量産試験時に行われる電池の充放電の電力が極めて大きくなる。今後、上述したタイプの車の普及が進むにつれて、その充放電の電力はさらに増大する。また、上述したタイプの車には多数の電池セルが組み合わせて用いられるため、多数の電池セルを並行して試験可能な充放電試験システムが求められる。
【０００３】
充放電試験システムは、例えば、双方向ＡＣ（Alternating Current）／ＤＣ（Direct Current）コンバータと、少なくとも１つの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを含む電源装置を複数備える（例えば特許文献１参照）。各電源装置の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの一端は交流バスを介してＡＣ電源に接続され、各電源装置の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの他端は直流バスを介して少なくとも１つの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に接続されている。また、各電源装置の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの他端にはそれぞれ充放電試験対象の電池（充放電体）が接続されている。
【０００４】
双方向ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ電源から交流バスを介して入力された交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を、直流バスを介して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータへ出力する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、充放電試験対象の電池の充放電を制御する。そして、充放電試験で複数の電池のうちのある電池の放電を実行する場合に、この電池から放電された電力は、電源装置（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、直流バス、及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ）から、交流バス及び他の少なくとも１つの電源装置を経て、他の少なくとも１つの電池の充電に利用される。或いは電池から放電された電力は、電源装置から交流バスを経てＡＣ電源に回生される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－１５４７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に記載のように充放電試験で電池から放電された電力を、電源装置から交流バスを介して他の少なくとも１つの電源装置に接続されている電池の充電に利用する場合には、ＤＣ／ＤＣ変換、ＤＣ／ＡＣ変換、ＡＣ／ＤＣ変換、及びＤＣ／ＤＣ変換を順番に実行する必要があり、電力変換の回数が多くなってしまう（図９参照）。その結果、電池から放電された電力が他の電池の充電に利用されるまでの間に電力変換等で消費されてしまう電力ロスが増加することで、充放電試験システムの電力使用効率が低下してしまう。
【０００７】
また、この電力ロスを考慮して充放電試験時にＡＣ電源から供給される電力を増加させる必要があり、この電力増加に対応して各コンバータを大型化させる必要がある。その結果、充放電試験システムの大型化及びコスト増加の問題が発生する（図９参照）。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電力使用効率の向上と、小型化と、コスト低下と、を実現可能な充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的を達成するための充放電試験システムは、複数の充放電体の充放電試験を行う充放電試験システムにおいて、一端が交流バスを介して交流電源に接続されて他端が第１直流バスに接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、一端が第１直流バスを介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が第２直流バスに接続された絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、一端が第２直流バスを介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が互いに異なる充放電体に接続された複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続された複数の充放電体の充放電を制御する充放電制御部と、を備え、充放電制御部が、放電を行う少なくとも１つの充放電体から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して出力された電力を、第２直流バス及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、充電可能な少なくとも１つの充放電体に充電させる。
【００１０】
この充放電試験システムによれば、第２直流バス２４を介して互いに異なる非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続されている充放電体との間でエネルギーシェアリング（Energy Sharing：ＥＳ）を行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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